温度变化对显微镜物镜系统的影响

1.显微镜物镜焦距设物镜焦距f=10.0mm,倍率ν=20~(?)。研究在标准空气(含二氧化碳0.03％、15℃、1个大气压=0.101325MPa=760mmHg的干燥空气)中装调的测量装置当温度变化10℃     

全超导托卡马克装置（EAST）充气成像系统光学设计

为了观测全超导托卡马克装置（EAST）中充气成像系统（gas puff imaging, GPI）的谱线强度,提出一套GPI光学观察系统。以匹兹伐型物镜为初始结构进行优化,使系统像差控制在1/4 内,在观察波长656.2 nm/587.6nm下,设计系统光学传递函数在16 lp/mm下达到了0.76。对温度参数在20~250范围内作多重结构分析,选取的透镜材料热膨胀系数非常相近,光学频率在16 lp/mm时,子午方向的光学传递函数几乎无变化,而弧氏方向的光学传递函数由0.82变化到了0.69。根据光学观察窗口所在物理环境,对其进行静力学、热力学仿真研究,可以看到石英窗口的形变量达到了1/5 ,将该形变代入光学设计中进行容差分析,系统的MTF0.5。通过快速相机捕捉到的系统成像光谱画面图显示,该系统能清晰地观察物面的谱线强度分布以及变化。     

不同温度下空气比热容比测量装置的研究

针对大学物理实验现有测量空气比热容比装置存在的不足,研制了可测量不同温度下空气的比热容比的装置,包括贮气瓶、压力传感器、温度传感器及水浴系统.该装置可使贮气瓶内空气保持在30～90℃之间的任一温度.每隔10℃测量空气的比热容比值,实验结果表明空气比热容比随温度上升而下降.     

HL-2A装置真空室钛球加热电源的研制

为了更好地改善HL-2A装置真空室壁环境，利用金属钛高温升华时能吸附在真空室内壁的物理特性，在装置真空室设置了14个金属钛球。钛球升华温度约1200℃，通过给钛球灯丝通人40～50A电流加热可达到此升华温度。对此，我们设计研制了14台低压、大电流电源，给HL-2A装置真空室钛球进行加热，希望在实验中能获得更为满意的等离子体参数。     

EPR低温现场装置研制及其应用于催化剂表征

研制了ＥＰＲ低温现场装置,使用开槽缝的良好绝热材料聚四氟乙烯薄膜包裹谐振腔内的石英套管并用室温氮气吹扫,以免凝结水气,使微波电磁场能在满足电磁场边界条件下有效地进入样品管内;低温现场装置使用石英管、宽口杜瓦瓶和传热效果良好的螺旋铜管为主要制作材料,改变吹扫样品管的氮冷气流速以调节所需的实验温度。该装置有效克服了目前ＥＲＰ低温实验通用装置－指型石英杜瓦液氮温度实验装置和氦循环封闭致冷实验装置的局限性     

一种用于MOCVD石墨盘的红外测温装置

根据MOCVD (metal organic chemical vapor deposition)在线红外测温的发展需要,结合Thomas Swan CCS MOCVD反应室的结构特征,考虑加热比调节空烧过程的特定条件,设计了一种能够在线监测MOCVD石墨盘上表面温度及径向19个点温度分布的简易940 nm红外测温装置。通过安装于光学视窗上方的红外探头,探测高温石墨盘及外延片的红外辐射强度,根据Planck黑体辐射公式及光谱发射率修正进行测温。红外测温装置主要由可读数轨道、红外探头、连接板以及精密平移台4部分组成。将该装置应用于MOCVD Si(111)衬底上制备InGaN/GaN多量子阱(MQW)结构外延片加热程序的空烧过程,结果表明:最低能够测量的温度为430℃,700℃~850℃测量误差在2.3℃内,900℃~1 100℃测量误差在1℃内,700℃~1 100℃范围内,重复性均在0.6℃内,无需反射率修正、探孔有效面积校准;能稳定工作。     

稀土氟碳酸盐矿物的振动光谱研究

利用红外光谱、拉曼光谱和X射线能谱研究了四川冕宁氟碳铈矿和内蒙白云鄂博稀土矿区的黄河矿、氟碳钙铈矿、氟碳铈钡矿的谱学特征。结果表明,振动光谱是表征稀土氟碳酸盐矿物结构和组分特征的有效手段。CO32-离子的ν3红外谱带或ν1拉曼谱带的频率位置、谱带分裂状况和谱峰数目取决于矿物分子中的CO32-离子数目。而CO32-离子的ν2红外谱带或ν4红外和拉曼谱带的特征可区分稀土氟碳酸盐矿物、钡稀土氟碳酸盐矿物和钙稀土氟碳酸盐矿物。发现氟碳酸盐矿物中混有少量的重晶石。     

一种微波加热装置的风冷散热研究

微波加热装置工作过程会散发大量的热量,如果不能及时排出,会造成输出功率的下降。本文以九个磁控管加热单元组成的微波加热装置为研究对象,首先提出一种风冷散热结构设计,接着通过Fluent热仿真软件验证结构设计的合理性,然后通过对比分析加热装置进风口位置、面积大小等因素对散热效果的影响,对散热结构进行改进,进一步提高了内部磁通管结构的温度一致性,强化了加热装置的散热能力。     

二级6-8型静高压装置厘米级腔体内置加热元件的设计与温度标定

最近研制的二级6-8型大腔体静高压装置可在15GPa以上的压力条件下进行厘米级样品的高压合成,对此装置的高压腔内置加热元件进行了设计与实验测试,并标定了不同的腔体压力下加热功率和温度的关系,同时用六角氮化硼在没有触媒的情况下转化成立方氮化硼的合成实验验证了此装置所达到的温压条件。实验结果表明,所设计的加热组装在高压高温下运行稳定,可以在压力超过14GPa、温度超过1 800℃的条件下进行厘米级样品的高温高压处理。     

高效太阳能热发电系统性能分析

为了提高太阳能热发电站的发电效率,提出了耦合空气轮机、汽轮机及热力塔为一体的太阳能发电系统。在该系统中,吸热器吸收的太阳能加热压气机所压缩的高压空气,多余的热量被储存在储热装置中以在无阳光的时候维持电站正常运转。被加热后的高压空气驱动透平后排入余热锅炉产生蒸汽驱动汽轮机,余热锅炉的排气以及冷却汽轮机凝汽器的空气进入热力塔底部驱动风力涡轮。本文建立了该系统的热力学模型并对系统效率作了计算,计算中对水蒸汽动力循环的参数做了优化。计算结果表明,该系统相比传统的太阳能热电站发电效率明显提高,在环境温度为15℃、空气轮机组透平进口温度为700℃、热力塔高度400 m以上时,空气轮机工作在有回热热效率高的工作模式下,系统循环效率超过了50%,该太阳能电站总的能量转换效率将可达到33%。     

不同样品温度下聚焦透镜到样品表面距离对激光诱导铜击穿光谱的影响

研究了不同温度下聚焦透镜到样品表面距离对激光诱导击穿光谱(laser-induced breakdown spectroscopy,LIBS)强度的影响,使用Nd:YAG脉冲激光激发样品并产生等离子体,探测的等离子体发射的光谱线为Cu(Ⅰ)510.55 nm,Cu(Ⅰ)515.32 nm和Cu(Ⅰ)521.82 nm.使用透镜的焦距为200 mm,测量的聚焦透镜到样品表面距离的范围为170—200 mm,样品温度从25℃升高到270℃,激光能量为26 mJ.总体上,升高样品温度能有效地提高LIBS光谱的辐射强度.在25℃和100℃时,光谱强度随着聚焦透镜到样品表面距离的增加而单调增加;在样品温度更高(150, 200, 250和270℃)时,光谱强度随着距离的增加出现先升高而后又降低的变化.同时,在样品接近焦点附近,随着样品温度的升高,LIBS光谱强度的变化不明显,还可能出现光谱强度随着样品温度升高而降低的情况,这在通过升高样品温度来提高LIBS光谱强度中特别值得我们注意.为了更进一步了解这两个条件对LIBS的影响,计算了等离子体温度和电子密度,发现等离子体温度和电子密度的变化与光谱强度的变化几乎一致,更高样品温度下产生的等离子体温度和电子密度更高.     

带有蓄热装置的直膨式太阳能热泵系统的模拟研究

介绍了一种带有相变蓄热装置的直膨式太阳能热泵系统。以青岛天气为例,对该系统的蓄热模式进行数值模拟,得出蓄热装置进出口制冷剂的温度、蓄热材料的液相率随时间的变化,结果表明在太阳能辐射量变化时,该系统的蒸发温度维持25℃左右,系统能够稳定运行;对系统热力学性质进行理论计算得出系统在冷凝温度为70℃时,系统的COP能维持在5.3左右,系统能够高效运行。     

人体头部体表温度随室内环境温度变化研究

为研究人体头部局部特征部位的散热情况,得到局部特征部位体表温度随环境温度变化规律,选取身体健康、体态标准的青年男女各20名为测试对象并分成男、女两组,根据红外热辐射测温原理对测试对象头部选取5个局部特征部位进行测温、记录。控制空气湿度50%和风速0.15 m·s-1,并以2 ℃幅度逐渐将环境温度从18 ℃升高到32 ℃。发现健康青年女性头部各特征部位体表温度略高于男性;男女受试者头部各特征部位体表温度在一定范围内随环境温度近似正比例变化;运动对头部体表各部分温度影响较小且存在差异。分析结果可应用于人体头部特征部位热流研究并对人体健康状况判断提供参考数据。     

Pocket-Sized Nondispersive Infrared Methane Detection Device Using Two-Parameter Temperature Compensation

With the correction on Beer–Lambert law, a low-cost, low-power, and miniaturization methane detection device is reported by using a two-parameter temperature compensation method. The adopted methane sensor contains a midinfrared light source, an optical path, and a midinfrared dual-channel detector. Control and processing circuits are developed to extract gas concentration, and experiments are carried out to derive detection performances. Two characteristic parameters of the device are achieved through calibration, and their relations with temperature are obtained for accurate compensation. The device is powered by batteries with a total current less than 100 mA, and the power consumption is less than 0.6 W. Both the sensitivity and the minimum detection limit under low concentration range can reach to 50 parts per million. The device also reveals high stability owing to the compensation on temperature variation. Compared with the preexisting wall-mounted devices, this device does well meeting the requirement of detecting explosive gases in a more convenient handheld style.     

基于Wollaston棱镜的图像复分快照式成像光谱仪设计

设计一种以Wollaston棱镜为分光元件的图像复分快照式成像光谱系统,主要包括前置望远物镜、准直镜、Wollaston棱镜组、成像镜和补偿滤光片。此类光学系统可以一次曝光获取同一目标景物在不同波长下的二维信息。光束经过Wollaston棱镜组分光,为了使不同波长对应景物不至于重叠,要求分束角度比较大,这样进入成像镜的光线入射角度相对较大,无疑增加了成像镜的设计难度。分析了基于Wollaston棱镜的图像复分快照式成像光谱仪的原理及特点,设计了一套完整的成像光谱系统。全系统结构复杂,光学系统的光阑必须匹配好。为了使得不仅单个镜头成像质量良好,而且镜组之间能够良好的衔接,将前置望远物镜设计为像方远心结构,准直镜设计为物方远心结构。全系统采用多重结构,使得16个谱段在56线对处的MTF值均接近衍射极限,点列图中RMS值基本都在艾里斑以内,系统成像质量良好。     

可调谐二极管激光吸收光谱测量真空环境下气体温度的理论与实验研究

真空环境不仅会导致热电偶等温度传感器表面材料解吸,而且其传热机理也与常压不同,因此采用常压下校准和溯源的温度传感器测量真空环境下气体温度存在诸多不确定性问题,为此,本文利用可调谐二极管激光吸收光谱技术(TDLAS)测量真空环境下气体温度,探索TDLAS温度测量技术在真空环境下的应用前景,在模拟热真空实验过程中,首先将真空气室浸没于恒温槽中,然后利用TDLAS测量真空气室中气体温度,同时利用一等标准铂电阻测量恒温槽的温度,试验结果表明:TDLAS和一等标准铂电阻测量得到的气体温度和恒温槽温度具有高度的一致性,两者之间的误差在恒温槽温度稳定时不超过±0.2℃。     

温度对PEEK太赫兹光谱特性影响研究

聚醚醚酮（PEEK）由于其耐热、耐腐蚀、耐辐照、抗疲劳、电绝缘性等优良性能,在许多领域可以代替金属、陶瓷等传统材料而得到广泛应用。特别是随着5G技术的发展和应用,PEEK已经成为5G热门材料。在PEEK材料实际应用中,温度的影响是一个非常重要和关键的因素。主要研究了PEEK太赫兹光谱以及温度对PEEK太赫兹光谱特性的影响。通过利用太赫兹透射光谱技术,同时结合控温装置,在温度从25～300 ℃均匀上升过程中,每间隔5 ℃测试得到PEEK片状样品的太赫兹时域光谱数据,利用光学参数提取算法可以得到PEEK的吸收系数、介电常数等光学参数,进一步得到特定频率下光学常数随温度的变化趋势,从而对材料进行表征和分析。在0.5～4 THz有效光谱范围内,实验结果表明,在常温（25 ℃）下,PEEK在3.5 THz具有一个明显的特征吸收峰。在25～300 ℃这个温度范围内,在1 THz频率下,PEEK的吸收系数、介电常数相对于室温分别有4.38%和5.0%的波动,同时PEEK在常温下在1 THz的介电损耗正切值为2.5×10-3,相比于PMMA和PE等高分子材料,PEEK的介电损耗正切值要低得多,且在升温过程保持相对稳定,表明PEEK在太赫兹频段的光谱特性具有很好的热稳定性和较低的介电损耗。研究结果表明,太赫兹光谱技术可以结合温控装置,通过材料的光学参数对高分子材料热稳定性进行研究和表征,同时还可以得到材料在不同温度下的介电性质。太赫兹光谱技术具有快速、高效、无标记、无损伤等优势,只需要压片就可以对固体样品进行测试,对于研究材料内部缺陷、稳定性以及材料的鉴别等具有很好的研究意义。同时本实验的测试数据可以为PEEK材料在不同温度下5G和6G等高频通信应用提供参考。     

GC-MS测定血清胆固醇及其标志物前处理条件正交试验优化研究

采用正交试验优化GC-MS测定血清胆固醇及其标志物的样品前处理条件,并对最优试验方案进行方法学评价。采用L₁₆(211)正交设计对影响GC-MS测定血清胆固醇及其标志物前处理的3个关键步骤共7个因素——皂化(KOH-乙醇浓度、皂化温度和时间)、萃取(正己烷用量)和衍生化(衍生化温度、时间和用量)进行优化。得到最优前处理条件组合如下：KOH-乙醇溶液浓度为1 mol·L-1;皂化温度70 ℃;皂化时间60 min;萃取剂用量2 mL;衍生化温度70 ℃;衍生化时间60 min;衍生化试剂用量100 μL。所建方法准确性和精密性良好,方法学评价指标优于文献报道。     

A Novel Device for Single Particle Light Scattering Size Analysis and Concentration Measurement at High Pressures and Temperatures

Based on the findings of previous work, a novel instrument was developed for the size analysis and concentration measurement of particles dispersed in gases at high temperatures (600 °C) and pressures (16 bar). The main motivation for the construction of this device was a measurement requirement at the conditions of a pressurized pulverized coal combustion (PPCC) test installation in Dorsten, Germany. The development of a high efficiency (> 50 %), coal based, combined cycle process, and specifically, the development of efficient gas cleaning technology for gas combustion under demanding conditions (1400 °C and 16 bar) was the main target. A suitable measurement technique was required for the determination of particle size and concentration downstream of the gas cleaning equipment, which is able to operate close to the given conditions. The performance of the novel device was tested in several measurement series with various monodisperse aerosols at ambient conditions as well as in high pressure, high temperature situations with very satisfactory results, i.e., the lower detection limit (50 % counting efficiency at ca. 0.3 μm) and resolution of the novel device are comparable to state of the art instruments (of the same principle) intended for room temperature operation.     

一款小角X射线散射原位测量专用简易样品加热装置

原位加热实验是同步辐射小角X射线散射领域的新热点。本文针对同步辐射小角X射线散射中需要加热并原位实时检测的实验而设计的一款样品简易原位加热专用装置,该装置主要由温控器、样品池、固定架组成,它具有结构简单、操作容易的特点。本文介绍该装置的基本结构、特点并采用该装置进行原位加热干燥褐煤实验,通过分析实验结果验证装置的可行性。